北京理加联合科技有限公司

LICA United Technology Limited

服务热线: 13910499761 010-51292601
企业邮箱
应用支持 Application Support
News 应用支持

同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配

日期: 2017-05-22
浏览次数: 332

一、研究背景—研究现状
随着世界范围内越来越多的涡度协方差塔的建立,净生态系统CO2交换(NEE)的测量在多尺度气候变化科学中变得越来越重要。
但由于NEE是与光合作用和呼吸相关过程中抵消通量之间的净信号,从而使利用这些数据建立的模型具有一定的争论性。

 

研究方法

目前使用最广泛使用的NEE划分方法是Reichstein方法,其使用夜间NEE的温度敏感度来预测白天的Reco,然后通过从NEE中减去Reco来计算GPP。然而由于夜间叶呼吸通常高于日间叶呼吸(也称为Kok效应),从而导致高估了日间Reco和GPP。
工神经网络方法(ANN)已成为划分通量建模的另一重要方法,它使用多个可变变量来预测夜间测量的白天Reco。 ANN采用非线性回归模型来估计独立变量和从属变量之间的互连,建立类似神经通路的关系网络,但由于其计算费用昂贵,因此在多个年份内难以跨多个站点运行。

 

研究目的
      由于上述调查的通量分配方法存在多种局限性,因此需要同时进行评估和比较。 并需要大力评估和比较与其相关的不确定性。
本研究在理想的气象条件下,采用多重分割方法(即Reichstein、ANN、连续的测量、同位素分析),从而最大限度地减少与夜间湍流、复杂盖度和异质景观有关的误差。 由于数据和模型的不确定性,我们评估了每种方法的不确定性。 最后,我们通过采用生物物理模型CANVEG来预测冠层尺度的参数,改进了以前的同位素分配方法。
二、研究方法—Reco与GPP区分理论

 

 

 同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配

 

 同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配

冠层尺度:

 同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配

 

 同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配

观测对象

      涡度协方差和气象测量:净辐射、光合有效辐射、冠层上方的空气温度、土壤热通量、相对湿度、叶面积指数、CO2、H2O、13CO2
      土壤呼吸测量:3套连续观测系统同步观测;

 同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配

 同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配

不确定性分析

      使用三种同位素分割方法中每一种方法对NEE进行分割,以获得每个时间点(n = 1000)的GPP和Reco范围。通过 GPP和Reco值的差异计算90%置信区间。
 同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配
                                                 

三、研究结果

      总体而言,CANVEG在模拟和观察NEE中表现出良好的一致性。其中,累积CANVEG NEE高估观测到的5%、累积H高估30%、累积LE高估9%之间。

 

 同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配

 


 

      基于分区的分割方法,每个分割法90%置信区间的数据和模型不确定性与Rsoil测量允许识别的时段是不一致的;

      晚上CANVEG-Gs-Ci、CANVEG-Gs、PM-Gc、ANN、Reichstein的Reco重叠,平均高于Rsoil测量值;

      白天CANVEG-Gs-Ci,CANVEG-Gs 、 PM-Gc分割的GPP的量级较低;

 

 

 


 同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配

 

      使用普通最小二乘回归法评估分割对LUE和APAR之间关系的影响。 结果表明,所有同位素分割方法在LUE和APAR之间显示出显着的负相关,而标准分割方法 LUE和APAR之间没有关系。
  同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配  
                                  

白天CANVEG-Gs-Ci,CANVEG-Gs 、 PM-Gc分割的GPP的量级较低;

长期数据分析表明,在收获期间,Reco和Rsoil的估计存在差异;

ANN和Reichstein方法都预测在收获后的Reco相对较高;

Rsoil测量结果显示,在收获期间,Rsoil减少;

 

 


  同步测量13CO2和CO2实现净生态系统CO2交换中光合作用和呼吸的重新分配

 

结论

      在理想条件下,我们采用了一种分割方法的集合来更好地约束NEE通量中GPP和Reco分配的不确定性。

      CCIA-48二氧化碳同位素分析仪为生态系统通量的测量提供了强大优势,并估计了13C的上游冠层入口。

      同位素分配的GPP和Reco小于ANN、Reichstein分配的GPP和Reco,这与之前的研究结果相一致,

 

      将夜间Reco关系推广到当天的标准分割方法(ANN和Reichstein)中可能高估了白天Reco,因为建模过程中忽略了植物呼吸的日间减少(Kok效应)。

 

【理加联合】

      北京理加联合科技有限公司(简称:理加联合)成立于2005年,是一家专业的生态环境仪器供应商和技术服务商,主要产品涵盖稳定性同位素测定、痕量气体测量、地物光谱测量、水化学分析、野外便携和长期监测分析仪器。

 主要代理产品

美国LGR公司激光痕量气体和稳定同位素分析仪

美国ASD公司地物光谱仪

意大利AMS集团全自动化学分析仪和流动分析仪

美国CSI公司闭路涡度相关和大气廓线测量系统

美国Resonon公司高光谱成像仪

美国ThermoFisher Scientific公司气体分析及颗粒物监测产品系列

美国Agilent公司傅里叶红外光谱仪

加拿大Itres公司高光谱成像仪

美国Labsphere公司积分球

获取最新消息,请关注:

理加联合微信公众平台:理加联合


News / 相关新闻 More
2026 - 05 - 18
研究背景全球气候变化正在改变干旱与半干旱草原生态系统的稳定性边界。随着年际降水波动增强、大气氮沉降加剧以及放牧压力持续存在,草原生态系统的稳定性正受到多重驱动因子的共同影响。物种丰富度(SR)和地上净初级生产力(ANPP)分别反映群落多样性与生态系统生产功能,二者之间的耦合关系被认为是评估草地稳定性和恢复力的重要生态学指标。然而,已有研究多关注单因子效应或静态气候条件下的生态响应,对于降水变异、放牧干扰和氮输入如何在不同降水年份中共同调控SR–ANPP耦合关系,仍缺乏系统认识。近期,兰州大学侯扶江老师和王晓波老师团队在《Earth's Future》上发表了一项研究,团队以黄土高原典型干旱草原为对象,探讨了不同降水年份下,放牧强度和氮添加如何影响SR与ANPP之间的耦合关系,并进一步解析了植物功能群和土壤因子在其中的调控机制。图1.长期放牧试验平台和氮添加试验区。UG、LG、MG和...
2026 - 05 - 18
研究背景松树枯萎病(PWD)是由松材线虫引发的毁灭性森林病害,具有传播快、致死率高和防控难度大的特点。当前防控多依赖病后治理,存在明显滞后性,难以满足早期预警需求。研究表明,PWD的发生发展与树体水分和叶绿素含量变化密切相关,二者可作为判断病害侵染程度的重要生理指标。然而,传统地面检测成本高、效率低,难以实现大范围、无损监测。近年来,随着光谱遥感技术的成熟,如何在病害无症状阶段实现早期识别,已成为防控研究的重点。然而,早期松树枯萎病的动态演变规律尚不明确,遥感监测的最佳时间窗口也缺乏系统性研究。近期,中国科学院空天信息创新研究院黄文江老师团队在《Ecological Informatics》发表了一项研究,研究通过构建“高光谱—色度—病理”多维监测框架,揭示了早期松树枯萎病的时间响应序列,并确定了遥感指标的最佳检测时机。 图1.研究区域概述。研究方法研究以安徽省宣城市麻姑山林场为研究区,选...
2026 - 05 - 11
研究背景在全球变化与人类活动共同作用下,地下水系统正面临越来越显著的压力。尤其在半干旱地区,降水时空分布不均、生态修复改变下垫面结构以及深厚包气带对水分下渗的阻滞,使得“地下水何时得到补给、以何种方式得到补给、补给量究竟有多大”成为关键科学问题。黄土高原丘陵沟壑区是我国典型的生态脆弱区,退耕还林和沟道土地整治等生态修复工程显著重塑了坡面—沟道水文过程,但其对地下水补给的影响仍缺乏长期、直接的实测证据。基于此,中国科学院地球环境研究所王云强老师团队以陕西省延安市顾屯流域为研究对象,开展了为期七年的连续野外观测实验,相关研究成果发表于《Ecological Engineering》。研究系统监测了降水、土壤水分、地下水水位及多水体稳定同位素等指标。其结果揭示了事件尺度与年尺度降水极值通过优先流路径和地下水位上升显著强化了生态修复集水区的地下水补给过程,为理解黄土高原厚层非饱和带中降水—土壤水—...
2026 - 05 - 11
研究背景海岸带高强度开发导致近岸水体出现持续性或偶发性污染与废弃物问题。欧洲卫生部门建议根据欧盟指令2006/7/EC开展监测工作,其中,肠球菌(intestinal enterococci)和大肠杆菌(Escherichia coli)是衡量粪便污染的核心指标。然而,传统监测手段面临两大瓶颈:(1)时效性差:传统培养法耗时长,预警响应滞后;(2)空间分辨率不足:传统卫星影像分辨率较低且重访周期长,难以捕捉局地细节;基于此,西班牙加那利群岛拉斯帕尔马斯大学的研究团队在《Marine Pollution Bulletin》发表了一项研究,团队以加那利群岛近岸水体为研究对象,利用搭载高光谱成像仪的无人机结合辐射传输模型开展水质参数反演实验,叶绿素浓度、浊度及细菌含量的反演结果与实验室检测值基本吻合,为高光谱遥感技术在近岸水质快速监测与早期污染预警中的应用提供了方法支撑。 图1.(a)加那利群岛...
关闭窗口】【打印
Copyright ©2018-2023 北京理加联合科技有限公司
犀牛云提供企业云服务

北京理加联合科技有限公司

地址:北京市海淀区安宁庄东路18号光华创业园5号楼(生产研发)
          光华创业园科研楼四层
电话:13910499761 13910124070  010-51292601
传真:010-82899770-8014
邮箱:info@li-ca.com
邮编:100085

 



 


 


  • 您的姓名:
  • *
  • 公司名称:
  • *
  • 地址:
  • *
  • 电话:
  • *
  • 传真:
  • *
  • 电子邮箱:
  • *
  • 邮政编码:
  • *
  • 留言主题:
  • *
  • 详细说明:
  • *
在线留言
关注我们
  • 官方微信
  • 官方手机端
友情链接:
X
1

QQ设置

3

SKYPE 设置

4

阿里旺旺设置

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

5

电话号码管理

  • 010-51292601
6

二维码管理

等待加载动态数据...

等待加载动态数据...

展开